NaCl溶液腐蚀后304不锈钢的射流空蚀特征

对采用3%NaCl溶液腐蚀后的304不锈钢试样,借助符合ASTM G134标准的射流空蚀实验装置进行空蚀实验,测量表征试样的质量损失、表面微观组织、表面三维形貌和显微硬度,分析304不锈钢试样的空蚀特征,探究腐蚀时间和空蚀时间对空蚀效果的影响。结果表明,腐蚀时间为24 h的试样,空蚀120 min后即进入空蚀衰减阶段。在空蚀前期,空蚀坑的尺寸小且深度较浅;空蚀后期,试样表面的塑性变形加重,大尺寸空蚀坑增多,晶界处的微裂纹沿晶界扩展,最终空蚀坑之间相互连接导致试样表面出现晶界剥落现象。试样的表面粗糙度随着空蚀时间延长而增大;未经3%NaCl溶液腐蚀时的表面粗糙度最大。空蚀时间为120 min时,腐蚀时间为120 h的试样,其表面塑性变形较腐蚀时间为24 h的试样加剧,且晶界处出现微裂纹。3%NaCl溶液的腐蚀起到延缓空蚀的作用,但延缓程度随着腐蚀时间的延长而减小。     

后混合水射流喷丸工艺对18CrNiMo7-6渗碳钢表面性能的影响

目的探究不同后混合水射流喷丸工艺对18Cr Ni Mo7-6渗碳钢表面性能的影响。方法运用超景深三维显微系统、三维表面形貌测量系统、X射线残余应力分析仪及HV-1000显微硬度计等,对后混合水射流喷丸前后试样的表面形貌、表面粗糙度、残余应力及显微硬度随层深的变化情况进行分析。结果后混合水射流喷丸时,弹丸和水会对试样表层产生一定的冲蚀、磨损、剪切作用,使试样表面产生新的凹坑。表面粗糙度Ra值随着喷射压力P及喷射靶距H的增加而增大,随着喷嘴移动速度v的增加而减小。试样显微硬度最大值都出现在表面,且随层深的增加,硬度值逐渐减小,喷射压力P=300 MPa时,表面硬度值达到62.8HRC,比试样初始表面硬度值增加了7.35%。试样材料所能引入的残余压应力具有固有最大值σmirs,当引入的残余压应力未达到σmirs时,所产生的最大残余压应力值σmcrs随喷射压力P的增加而增大,但随喷射靶距H和喷嘴移动速度v的改变变化不大。当引入的残余压应力达到σmirs时,所产生的最大残余压应力值σmcrs即为σmirs,不再改变,但是最大残余压应力距表面距离值zm仍会随着喷射压力P的增加而增大。结论后混合水射流喷丸后,试样表面粗糙度变化较大,表层显微硬度有一定提高。残余应力的分布主要与喷射压力P有关,而与喷射靶距H和喷嘴移动速度v关系不大。     

低碳钢与304不锈钢的超声空蚀机理对比研究

目的研究低碳钢及304不锈钢在蒸馏水中的超声空蚀行为及损伤机理,并评价低碳钢及304不锈钢的抗空蚀能力,为抗空蚀材料的选择提供依据。方法采用符合ASTM国际标准的超声空蚀实验装置,开展低碳钢及304不锈钢在蒸馏水中不同时间的超声空蚀实验,从累积质量损失(失重)、累积质量损失率(失重率)、试样表面形貌和残余应力等方面对两种材料的超声空蚀行为进行描述和对比分析。结果低碳钢试样空蚀开始15 min后进入空蚀加速期,在90 min左右存在较短的空蚀稳定期,而后迅速进入空蚀衰减期;304不锈钢试样在空蚀30min内累积失重率变化缓慢,之后随着空蚀时间的延长而急剧增加,在120min后进入空蚀衰减期。低碳钢与304不锈钢的空蚀变形机制以滑移为主。随着空蚀的发展,低碳钢晶粒经历了晶粒取向→晶粒细化→晶界开裂→晶粒碎化→剥落的变化过程。而在同等实验条件下,304不锈钢试样的变化相对滞后,且残余应力值较大。结论由于空蚀裂纹在304不锈钢中的深层扩展受到奥氏体相的阻碍,从而对空蚀的发展产生关键的抑制作用,使得304不锈钢的抗空蚀能力较强。     

超声波冲击技术对AA6061-T6空蚀行为的影响

AA6061-T6铝合金因较高的比强度、良好的可成型性广泛应用于汽车工业中,但较差的空蚀性能极大的降低了其使用寿命。利用超声波冲击技术在AA6061-T6表面制备了塑性形变强化层,研究塑性形变强化层的微观组织、残余应力及显微硬度分布和抗空蚀性能。结果表明,超声波冲击强化后铝合金表面择优取向由原始的(200)转变为(111),并形成约140μm塑性变形层。与未强化试样相比,强化试样表面显微硬度提高了80.7%,并形成140μm硬化层;表面植入残余压应力达到-259 MPa,残余压应力层深达到700μm。超声波冲击强化处理后的空蚀性能提高2.36倍;空蚀表面形貌分析表明强化后试样空蚀机制由韧性断裂转变为脆性断裂和疲劳破坏。研究表明超声波冲击强化后试样表面晶粒细化、择优取向转变、硬度提高以及较高残余压应力等增强了材料的抗空蚀性能。     

激光冲击强化对钛合金疲劳寿命影响综述EI北大核心CSCD

对提升钛合金零件的疲劳强度,已有相关技术的试验研究,但缺乏对技术的系统介绍,阻碍了该技术的产业化应用。通过整理大量试验数据及其结果,就激光冲击强化对钛合金零件的疲劳特性的影响展开分析。简要介绍激光冲击强化技术的发展状况,分别从表面形貌、残余应力、微观组织、硬度、表面粗糙度等方面进行分析总结。结果发现,当激光脉冲能量为7 J时,材料塑性变形量最大;当激光功率密度为3 GW/cm^(2),材料表面残余压应力值最高;当冲击次数达到5次以上时,材料表层的位错密度不断增大;当在工件表面覆盖一层高强度的光滑金属接触膜时,材料表面粗糙度将降低。综合数据可知激光功率密度及冲击次数对钛合金疲劳寿命的影响最大。整理了大量试验数据,可为得到最佳的激光冲击强化效果及提升疲劳寿命提供理论参考。     

相钢空蚀破坏的力学机制

对由铁素体和渗碳体组成的低、中、高碳钢进行振动空蚀实验,发现它们空蚀破坏的共同特点是铁素体的严重变形和破损.但由于铁素体的含量及分布形态不同,材料空蚀破坏的表现形式大不相同：铁素体含量高的低碳钢以大面积均匀塑性变形为主;铁素体含量与珠光体含量大致相等并呈网状分布的中碳（亚共析）钢是由于铁素体隆起脱落而破坏;以珠光体为主的高碳钢是由于铁素体从渗碳体的夹缝中向外挤出、两相分离而破坏.微射流冲击形成的应力波使低强度相屈服是造成上述破坏的原因.     

空蚀孕育期前后316L不锈钢的腐蚀行为

利用在蒸馏水中空蚀后转入氯化钠溶液中进行电化学测量的方法,排除空蚀对传质过程的影响,研究了316L不锈钢在空蚀孕育期前后的腐蚀行为,并探索用电化学方法准确确定孕育期长短的可能性。结果表明：随着空蚀时间的延长,腐蚀电流增大。在空蚀孕育期内,虽然没有材料脱落,但由于塑性变形导致表面积的变化、位错的增加和金属的不均匀化而对阻抗产生了影响;空蚀孕育期后,由于材料的脱落,促进了点蚀的发生,在测量阻抗的过程中,点蚀就进入了发展期,表现出两个时间常数。交流阻抗谱有望成为检测孕育期的可行技术。     

激光冲击强化对TC17钛合金微观组织及拉伸性能的影响

分别采用20、25和30 J脉冲激光冲击TC17钛合金,研究其微观组织演变、表面形貌及粗糙度变化、残余应力分布以及室温拉伸性能。研究结果表明:25 J激光冲击强化后,冲击影响层α相晶粒平均尺寸由激光冲击前的11.17μm减小到6.93μm,晶体内部产生高密度位错、孪晶以及层错缺陷,位错密度由冲击前的8.11×10~(13) m~(-2)增加到3.59×10~(14) m~(-2)。20,25,30 J激光冲击强化,试样表面粗糙度减小(0.922、0.537、0.305μm),表面残余应力增大(–213、–296、–774 MPa)。激光冲击强化后TC17钛合金屈服强度提升30～70 MPa,激光冲击强化诱导晶粒细化对TC17钛合金的抗拉强度影响较小。     

激光冲击强化对回转支承用钢42CrMo表面性能的影响

目的研究激光冲击强化对回转支承用钢42CrMo表面形貌、表面硬度、微观组织和残余应力的影响,为后续研究激光冲击强化技术在回转支承上的应用提供指导和依据。方法采用高功率短脉冲的强激光束对回转支承用钢42CrMo试样进行激光冲击处理,然后用共聚焦显微镜进行表面形貌观察,用维氏硬度计测量冲击前后试样的表面硬度,用扫描电子显微镜观察截面微观组织结构,最后运用ABAQUS模拟激光冲击后的残余应力场。结果光斑直径为3 mm,脉冲宽度为8 ns,激光能量为2、3、4、5 J的情况下,激光冲击后产生的微凹坑最大深度分别为2.17、3.54、4.67、6.07μm,材料表面最高硬度较基体分别提高了10.10%、12.58%、13.58%、17.38%,材料表面的最大残余压应力分别为-210、-384、-495、-508 MPa。观察微观组织发现,激光冲击后塑性变形区的板条马氏体长度和宽度较基体材料更小,且分布更加均匀。结论激光冲击强化回转支承用钢42CrMo后,会在材料表面产生微米级的凹坑,并在材料表面和一定深度方向上产生残余压应力。在一定参数范围内,凹坑最大深度、材料表面硬度和最大残余压应力均随激光能量的增大而增大。回转支承用钢42CrMo的激光冲击强化机理是板条状回火马氏体的细化。     

双相钢空蚀破坏的力学机制

对由铁素体和渗碳体组成的低、中、高碳钢进行振动空蚀实验,发现它们空蚀破坏的共同特点是铁素体的严重变形和破损.但由于铁素体的含量及分布形态不同,材料空蚀破坏的表现形式大不相同:铁素体含量高的低碳钢以大面积均匀塑性变形为主;铁素体含量与珠光体含量大致相等并呈网状分布的中碳(亚共析)钢是由于铁素体隆起脱落而破坏;以珠光体为主的高碳钢是由于铁素体从渗碳体的夹缝中向外挤出、两相分离而破坏.微射流冲击形成的应力波使低强度相屈服是造成上述破坏的原因.     

人工淹没空化射流喷丸强化7075铝合金性能分析

目的 利用喷丸强化技术提高材料的性能,延长零件的使用寿命。方法 在人工淹没空化射流喷丸中,利用由2个具有大速度差的同心共流射流产生的剪切层引起的空化,在承受疲劳载荷或腐蚀环境的金属部件的表面层中引入压缩残余应力,从而实现冲击性能显著提高的新型喷丸强化技术。为了进一步验证人工淹没空化射流的强化性能,采用人工淹没空化射流喷丸对7075铝合金（Al7075）进行表面强化处理,研究不同扫描速度的人工淹没空化射流喷丸对其微观组织和力学性能的影响。观测不同扫描速度人工淹没空化射流喷丸下Al7075的表面形貌和粗糙度。结果 在扫描速度为3.0 mm/min时,粗糙度值约为1.27μm;在扫描速度为2.0 mm/min时,粗糙度值约为4.08μm;在扫描速度为1.0 mm/min时,粗糙度值约为12.35μm。测量了人工淹没空化射流喷丸冲击前后Al7075的残余应力和显微硬度沿深度方向的分布,研究并讨论了Al7075在人工淹没空化射流喷丸过程中的微观结构演变。结论 人工淹没空化射流喷丸会在Al7075表面发生塑性变形,增加了表面粗糙度,且产生加工硬化。揭示了Al7075在塑性变形过程中的晶粒细化机制,...     

超高压水射流冲蚀船用A级钢表面实验研究

目的 研究超高压水射流与船用A级钢表面的相互作用及冲蚀机理。方法 使用200 MPa的超高压水对船用A级钢进行射流冲蚀实验,并用20 MPa高压水射流进行对比实验。利用ASMC2–4电阻应变仪采集水射流冲击过程中船板背面的动态应变信号,同时使用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线衍射仪等设备对船用A级钢冲击前的微观组织、物相和冲击后的材料表面形貌与元素分布进行观察分析。结果 在200MPa压力下船用A级钢冲击中心区域背面平均微应变为180×10-6,微应变振幅为35×10-6～50×10-6,水射流对A级钢的冲击力为循环脉动交变应力;在射流交变应力作用下材料表面发生疲劳破坏,水射流冲蚀后A级钢中心区域以长条状渗碳体硬质相为主,还存在有未被冲蚀的珠光体组织;在200MPa超高压射流作用下材料表面还存在着典型的剥落坑、层蚀、穴蚀等断裂形貌。结论 建立了船用A级钢水射流冲蚀剥离模型,阐明了水射流冲蚀作用机理。     

ASTM G134装置的射流空化模拟与空蚀机理分析

为解释流动对射流空化和空蚀的影响,以ASTM G134射流空蚀实验台为对象,应用计算流体动力学方法揭示空蚀腔内的空化区形态,进而开展空蚀试验,获得试样表面的空蚀形貌,与模拟结果进行对比分析。结果表明：射流在空蚀腔内保持平稳发展的形态;射流核心段存在高速区,其外围为环形低压区,该环形区是产生射流空化的关键;射流与试样表面接触后,试样表面的空蚀区与环形空化区相对应。试验结果表明,在空蚀试验初期,试样表面的空蚀区呈环形,与模拟结果一致;随着空蚀的发展,环形空蚀区扩大,空蚀由环形区向试样中心区扩散;空蚀时间的继续延长导致试样中心区亦出现严重的材料剥落,此时试样的累积质量损失仍在增长,但累积质量损失率保持稳定。     

渗氮对钢的气蚀与磨蚀特性的影响

研究了渗氮对０Ｃｒ１３Ｎｉ４Ｍｏ、Ｑ２３５、１６ＣｒＮｉ４Ｍｏ和１２Ｃｒ４Ｎｉ４Ｍｏ４Ｖ四种钢气蚀与磨蚀特性的影响。发现渗氮可使Ｑ２３５、１６ＣｒＮｉ４Ｍｏ和１２Ｃｒ４Ｎｉ４Ｍｏ４Ｖ三种钢的耐气蚀与磨蚀性能显著提高，却使０Ｃｒ１３Ｎｉ４Ｍｏ（不锈钢）的耐气蚀性能明显下降，但能使其耐磨蚀性能提高。分析认为，这与气蚀、磨蚀机理及渗氮层的力学、物理化学特性有关。     

高速内冷铣孔空蚀机理的数值模拟与实验研究

目的预测高速内冷铣孔过程中空蚀的发生,并初步揭示高速内冷铣削过程中铣刀空蚀失效机理及已加工工件表面的空蚀损伤机理。方法采用三维数值分析与实验相结合的方法,在建立高速内冷铣削封闭流场的基础上进行数值计算,搭建了高速内冷空蚀试验平台并进行实验,通过粗糙度仪对分段后工件样条的已加工表面进行测定,通过电子显微镜对实验后的分段工件样条已加工表面和铣刀形貌进行分析。结果仿真分析发现用40 mm立铣刀以14500 r/min转速铣削60 mm 50 mm孔时,流场中的含气率达到10%左右,预测了高速内冷铣削过程中空蚀现象的存在,空蚀后楔形发散区的孔壁粗糙度Ra为0.311~0.478 m,楔形收缩区的孔壁粗糙度Ra为0.138~0.317 m。工件已加工表面出现麻点和海绵状为主的空蚀针孔,铣刀侧后面出现蜂窝状和鱼鳞状的空蚀坑。结论仿真分析和实验共同验证了高速内冷铣削过程中空蚀现象的存在,空蚀位置可能出现在内冷铣刀侧后刀面及部分工件已加工表面,且铣刀侧后刀面空蚀程度远超工件已加工表面,为高速内冷切削加工过程中空蚀机理的研究提供依据。     

TiNiNb合金的空蚀

利用旋转圆盘装置研究TiFiNiNb合金和0Crl3Ni5Mo不锈钢的空蚀行为，并用洛氏硬度仪模拟空蚀过程中微射流所产生的局部载荷对TiNiNb合金和0Cr13Ni5Mo不锈钢的作用，结果表明，TiNiNb合金的抗空蚀性能优于0Crl3Ni5Mo。在压痕试验中，TiNiNb合金能吸收高于0CI13Ni5Mo的弹性能，该性能特点使TiNiNb合金在空蚀过程中能吸收和释放较多的冲击能量，减少损失，呈现良好的抗空蚀性能。     

WC/NiCrSiB复合覆层的耐气蚀性研究

在NiCrSiB自熔合金粉末中添加WC颗粒，利用氧乙炔焰粉末喷焊工艺制备覆层，用超声波振动气蚀仪研究覆层的耐气蚀性能，用扫描电镜观察覆层表面气蚀破坏形貌。结果表明：复合覆层的耐气蚀能力比基体材料强。还探讨了覆层的气蚀破坏机理。     

铁基块体非晶合金的空泡腐蚀研究

通过对超声空化作用过程中试样表面物相组成变化和试样失重的实验研究,分析了Fe74Al4Ga2P12B4Si4铁基块体非晶合金的空蚀过程。分别采用处于晶态和非晶态的铁基块体合金,在自来水中进行超声空化实验,确定了材料特性对空蚀过程的影响。结合已有的空泡形成和溃灭理论,初步提出了铁基块体非晶合金的耐空蚀机理。